CAN總線在汽車電子控制單元中的應用

摘 要：隨著汽車電子的不斷發展，汽車已進入電子控制時代，其標志為電子控制單元（ElectricControlUnit，ECU）的廣泛應用。現如今，車輛上電控單元數量不斷增加，功能越發復雜，多個處理器之間相互連接、協調工作并共享信息構成了汽車車載互聯通信網絡。其中控制器局域網絡（ControllerAreaNetwork，CAN）是汽車中應用較多的現場總線。其良好的實時性、可靠性和經濟性能很好地滿足汽車ECU之間數據通信的需要，已成為最有發展前景的現場總線之一。因此，帶CAN總線功能的ECU測試也將變得更加復雜。ECU功能測試屬應用層功能測試范疇，是為了檢測ECU是否符合給定的協議規范，能否進行正常的控制工作。這種測試在系統級開發中占據了很大的比重，成為應用層測試中最為關鍵的部分。

關鍵詞：控制器局域網絡;電子控制單元;批量測試

1 CAN總線介紹

（1）CAN總線為多主方式工作，網絡上任一節點均可在任意時刻主動向網絡上的其它節點發送信息，而不分主從，通信靈活，且無需站地址等節點信息。

（2）CAN總線采用非破壞性總線仲裁技術，當多個節點同時向總線發送信息時，優先級低的節點會主動退出發送，而最高優先級的節點可不受影響地繼續傳輸數據，從而大大節省了總線仲裁時間，滿足實時性要求。

（3）CAN總線具有點對點、一點對多點及全局廣播傳送數據的功能。

（4）CAN總線短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，具有極好的抗干擾效果。CAN的每幀信息都有CRC校驗及其它校驗措施，保證了數據未檢出的出錯率極低。萬一某一節點出現嚴重錯誤，可自動脫離總線，總線上的其它操作不受影響。

（5）CAN總線只有兩根導線，系統擴充時，可直接將新節點掛在總線上即可，因此走線少，系統擴充容易，改型靈活。

（6）CAN總線的直接通信距離最遠可達10km（速率小于5Kbps）;通信速率最高可達1Mb/s（此時傳輸距離小于40m）。同時，半導體集成電路方面當前已經有眾多IC供應商可以提供高品質汽車級的具有CAN硬件接口的單片機。如英特爾、飛思卡爾、菲利普、Microchip、西門子等。成熟的集成電路制造技術與工藝也是通訊正常工作的基礎。

2 總體方案設計

2.1 汽車內部的CAN設計

正是由于CAN總線具有這些其他通信方式無法比擬的優點，使之成為汽車控制系統的理想總線。并架設網關將這2個速率不同的2個通信網絡連接起來，實現全部節點之間的數據共享。整個汽車的CAN通信網絡拓撲結構如圖1所示。

2.2 CAN節點的硬件電路設計

節點的微處理器采用Atmel89S52單片機，主要負責CAN控制器的初始化，完成數據的處理及監控數據的傳送。圖2中PCA82C250是CAN控制器與物理層總線之間的接口。PCA82C250是專門用于CAN總線收發驅動的8腳芯片，TXD、RXD引腳分別接收和發送經驅動后的信號;雙絞線（同軸電纜）傳輸介質分別接至CANH、CANL引腳，需要注意的是CANH、CANL之間要加上120Ω的終端匹配電阻。該器件可以提供對總線的差分發送能力和差分接收能力，具有抗汽車環境下的瞬間干擾、保護總線的功能，提高了數據的驅動能力。6N317是高速光耦實現數據傳送的光電隔離，可提高系統的可靠性。

2.3 CAN網關的硬件電路設計

網關的主要作用是協調各個網絡之間數據的共享，負責各節點之間的數據通信，其硬件結構與CAN節點相似。由于它負責高速與低速網絡之間的數據共享，所以，必須同時跨接在兩個網絡上。

微處理器MC9S12DP256具有5個CAN模塊。這里使用其中的2個CAN模塊：一個通過MC68376與低速網相連，實現與低速網的通信;另一個通過MC68376與高速網相連，實現高、低速網之間的通信以及對絡的管理。

3 總結

CAN總線作為汽車專用通訊網絡，在實時性和可靠性方面有很大的優勢，國外幾大著名汽車生產廠商都采用了CAN總線技術，CAN總線正受到越來越多汽車廠商的關注。國內汽車網絡的研究正處于起步發展階段，雖也有少數汽車生產廠商采用了CAN總線技術，但大都是引進國外的技術，對CAN總線技術的研究和掌握和國外相比還有很大的差距。隨著CAN總線的廣泛應用，對其研究和掌握程度逐漸加深，在不久的將來，國內汽車必將擁有自己的CAN網絡系統。

參考文獻：

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[2]顧凱.通用型CAN總線車輛檢測系統的設計與實現[J].工業控制計算機，2007（08）.

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作者簡介：唐華（1991-），男，廣西桂林人，本科，試驗工程師，研究方向：汽車電子電器。